摘要 城鎮(zhèn)人口密度降低已經(jīng)成為制約部分城鎮(zhèn)發(fā)展的重要因素之一。選取湖南省為案例區(qū)，在定量刻畫湖南省城鎮(zhèn)人口密度與土地利用多樣性格局基礎(chǔ)上，運(yùn)用地理加權(quán)回歸模型探索兩者的關(guān)系，并構(gòu)建壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型探索湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)人口密度的影響路徑。結(jié)果表明：①湖南省城鎮(zhèn)人口密度、城鎮(zhèn)建設(shè)用地土地利用多樣性均存在明顯的空間正相關(guān)性，但聚集趨勢(shì)相反；②單一化的城鎮(zhèn)建設(shè)用地利用方式既不利于湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性的提升，也不利于湖南省城鎮(zhèn)人口密度的提升，工業(yè)布局可以引導(dǎo)湖南省城鎮(zhèn)人口密度的提升，注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高城鎮(zhèn)公共服務(wù)能力是提高城鎮(zhèn)土地利用多樣性進(jìn)而提高城鎮(zhèn)人口密度的有效方法；③湖南省二、三產(chǎn)業(yè)增加值與城鎮(zhèn)人口密度呈現(xiàn)弱負(fù)相關(guān)且呈現(xiàn)“南高北低”的格局；④湖南省城鎮(zhèn)居民可支配收入與城鎮(zhèn)人口密度的相關(guān)性呈現(xiàn)出“西北高、東南低”的格局，并在長沙市中心城區(qū)一帶出現(xiàn)正相關(guān)與負(fù)相關(guān)的分界。最后，從優(yōu)化城鎮(zhèn)職能體系對(duì)應(yīng)對(duì)歷史遺留問題、促進(jìn)人口密度有序提升方面提出了政策建議。

關(guān)鍵詞 人口密度；土地利用多樣性；空間自相關(guān)；地理加權(quán)回歸模型；湖南省

中圖分類號(hào) F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）08-0253-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.058

Impact of Urban Land Use Diversity on Population Density in Hunan Province

ZHANG Lin1，2，ZHAO Qing-lin1，3，LU Yin-yong1 et al

（1.Hunan Planning Institute of Land and Resources，Changsha，Hunan 410007;2.Key Laboratory of Natural Resources Monitoring and Supervision in Southern Hilly Region，Ministry of Natural Resources，Changsha，Hunan 410007；3.Hunan Key Laboratory of Land Resources Evaluation and Utilization，Changsha，Hunan 410007）

Abstract The decrease of urban population density has become one of the important factors restricting the development of some cities and towns.Taking Hunan Province as a case，this paper explores the relationship between urban population density and land use diversity based on the geographical weighted regression model，and the Pressure-State-Response model was constructed to explore the impact path of urban land use diversity on population density in Hunan Province.The results showed that： ① There is an obvious spatial correlation between urban population density and land use diversity of urban construction land in Southern Province，but the aggregation trend is opposite.② Simplified way if urban construction land use is not conducive to the diversity of the urban land use of Hunan Province，is unfavorable to the promotion of urban population density of Hunan Province，the industrial layout can guide the promotion of Hunan Province，focus on economic development，improve the urban public service capacity is improve the urban land use diversity，in turn，the effective method to improve the density of urban population.③ There is a weak negative correlation between the added value of secondary and tertiary industries and urban population density in Hunan Province，and the pattern is “high in the south and low in the north”.④ The correlation between disposable income of urban residents and urban population density in Hunan Province shows a pattern of “high in the northwest and low in the southeast”，and there is a boundary between positive and negative correlation in the central urban area of Changsha.Finally，some policy suggestions are put forward from the aspects of optimizing the urban function system to deal with the problems left over from history and promote the orderly increase of population density.

Key words Population density;Land use diversity;Spatial autocorrelation;Geographical weighted regression model;Hunan Province

20世紀(jì)60年代以來，全球城鎮(zhèn)人口總體增長的同時(shí)，局部區(qū)域出現(xiàn)了城鎮(zhèn)人口降密增長甚至人口收縮。例如，世界銀行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1960—2018年，全球城鎮(zhèn)人口密度從23.65人/km2增長到了57.78人/km2［1］。美國人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1950—2015年，美國底特律市、芝加哥市、費(fèi)城市、波士頓市、華盛頓市城鎮(zhèn)人口分別減少了63.39%、24.87%、24.34%、16.76%、16.20%［2］。城鎮(zhèn)人口密度是城鎮(zhèn)發(fā)展的重要指征，地理學(xué)、人口學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科均認(rèn)為，城鎮(zhèn)化的過程是人口不斷向城鎮(zhèn)集中并在城鎮(zhèn)間橫向流動(dòng)的過程［3］，該過程一方面會(huì)導(dǎo)致城鎮(zhèn)人口密度的變化，另一方面人口流動(dòng)也必然會(huì)帶動(dòng)資本、信息等生產(chǎn)要素的流動(dòng)［4］。對(duì)我國現(xiàn)階段城鎮(zhèn)發(fā)展態(tài)勢(shì)而言，城鎮(zhèn)人口密度下降大概率會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)疲軟［5］、投資不足［6-7］、房屋空置［8-9］、街區(qū)老化甚至衰?。?0］等問題。因此，研究城鎮(zhèn)人口密度具有重要意義。

城鎮(zhèn)人口密度是人地關(guān)系的定量刻畫。城鎮(zhèn)人口密度與土地利用之間存在無法割裂的關(guān)系。以往學(xué)術(shù)界在宏觀尺度或微觀尺度上對(duì)城鎮(zhèn)人口密度與土地利用之間的關(guān)系做了深入研究。宏觀尺度上的研究將一個(gè)城鎮(zhèn)作為一個(gè)單元，研究方向集中于利用城鎮(zhèn)人口密度與城鎮(zhèn)面積的協(xié)調(diào)程度表征城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展［11-12］，即伴隨著城鎮(zhèn)化的有序推進(jìn)，大量農(nóng)村人口涌入城鎮(zhèn)，城鎮(zhèn)人口暴增，同時(shí)城鎮(zhèn)為接納這部分人口，面積也迅速擴(kuò)大，但二者增長速率不匹配，以致部分城鎮(zhèn)出現(xiàn)了“降密增長”的情況，從而制約城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展［13］。微觀尺度上的研究側(cè)重于城鎮(zhèn)內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)，研究方向集中在探索城鎮(zhèn)內(nèi)部土地利用方式的差異對(duì)城鎮(zhèn)人口密度空間格局的影響，根本思想在于土地作為城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的基本要素，不同的用地類型因其功能和規(guī)模的不同，承載的人口數(shù)量也不同，例如相較于商業(yè)用地和工業(yè)用地，居住用地上人口密度更大［14-16］，商業(yè)用地、公服用地規(guī)模較大的區(qū)域，周邊居住用地上的人口密度也往往較大［16-17］。

值得注意的是，土地利用方式是決定土地利用變化的關(guān)鍵變量。由于人類需求的多樣性，一定的地域往往承載著不同的土地利用方式，不同的土地利用方式往往對(duì)應(yīng)著不同的城鎮(zhèn)功能。多種土地利用方式在地域空間組合也就形成了土地利用多樣性，土地利用多樣性的不同也意味著城鎮(zhèn)功能豐富性的差異。隨著人類需求的變化，一定地域的土地利用多樣性往往也隨之變化。這種變化往往決定了城鎮(zhèn)功能的演變，進(jìn)而影響了人口規(guī)模及其分布。也就是說，土地利用多樣性理應(yīng)對(duì)城鎮(zhèn)人口密度具有重要影響。盡管對(duì)城鎮(zhèn)人口密度與土地利用之間關(guān)系的研究頗多，但同時(shí)從宏觀角度和微觀角度探索土地利用多樣性對(duì)城鎮(zhèn)人口密度影響的研究還十分有限。

改革開放以來，我國逐步由農(nóng)村型社會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)型社會(huì)，二、三產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展、業(yè)態(tài)逐步多樣，城鎮(zhèn)人口密度也隨之快速增長。例如，1978—2019年，全國二、三產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重由71.8%增長到92.9%。截至2017年，國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)除了農(nóng)林牧漁業(yè)外，已經(jīng)分化出92個(gè)二級(jí)業(yè)態(tài)。值得注意的是，21世紀(jì)以來我國城鎮(zhèn)擴(kuò)張明顯加快，房地產(chǎn)開發(fā)、園區(qū)建設(shè)以及交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為城鎮(zhèn)擴(kuò)張的主要因素，必定導(dǎo)致城鎮(zhèn)土地利用多樣性出現(xiàn)新的變化。同時(shí)，21世紀(jì)以來人口在城鎮(zhèn)之間的橫向流動(dòng)明顯加劇，其中人口從中小城鎮(zhèn)向大城市群的流動(dòng)最為顯著［18-21］。這也勢(shì)必導(dǎo)致城鎮(zhèn)人口密度變化出現(xiàn)新的格局。那么，我國城鎮(zhèn)土地利用多樣性究竟如何影響城鎮(zhèn)人口密度的變化。

基于以上考慮，該研究在定量刻畫城鎮(zhèn)人口密度和土地利用多樣性格局基礎(chǔ)上，嘗試運(yùn)用地理加權(quán)回歸模型揭示城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)人口密度的影響，以期為創(chuàng)新土地利用優(yōu)化管控政策和新型城鎮(zhèn)化政策提供支撐。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

湖南省是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要組成部分，具有“一帶一部”突出區(qū)位優(yōu)勢(shì)。近年來湖南省加快推進(jìn)對(duì)外開放，積極參與中部崛起，深入對(duì)接粵港澳大灣區(qū)，深化泛珠三角區(qū)域合作，已初步形成以長沙為龍頭、長株潭都市圈為核心、市州中心城市為主體、縣級(jí)城市為基礎(chǔ)、重要城鎮(zhèn)發(fā)展帶為軸線的城鎮(zhèn)空間格局。

長株潭城市群作為我國中部崛起的重要引擎，融城效應(yīng)加快釋放，長株潭“半小時(shí)交通圈”基本形成，差異化發(fā)展、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局也正有序構(gòu)建。加之洞庭湖地區(qū)、大湘西地區(qū)、湘南地區(qū)3個(gè)片區(qū)集聚效應(yīng)的體現(xiàn)以及岳陽市、衡陽市2個(gè)省域副中心城市潛力的凸顯，湖南省無論從發(fā)展勢(shì)頭、對(duì)外開放交流程度還是城鎮(zhèn)體系構(gòu)建模式上，都與國家基本一致。也就是說，全國城鎮(zhèn)土地利用多樣性和城鎮(zhèn)人口密度變化必定能夠在湖南省找到縮影。此外，湖南省囊括了大、中、小各類城鎮(zhèn)，不同類型的城鎮(zhèn)即表征城鎮(zhèn)演變的不同階段，這意味著研究湖南省某一時(shí)間點(diǎn)的所有城鎮(zhèn)即可獲悉城鎮(zhèn)演變的基本路徑。綜上，研究湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)城鎮(zhèn)人口密度的影響必定能夠?yàn)槿珖峁┲匾獏⒖肌?/p>

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究使用的城鎮(zhèn)人口數(shù)據(jù)來源于2019年湖南省公安廳人口及其變動(dòng)情況統(tǒng)計(jì)年報(bào)表，湖南省各縣（市、區(qū)）城鎮(zhèn)建設(shè)用地總面積及二級(jí)地類面積來源于湖南省第三次國土調(diào)查公報(bào)成果，城鎮(zhèn)居民可支配收入、第二產(chǎn)業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)增加值來源于《湖南統(tǒng)計(jì)年鑒》（2019）、《湖南統(tǒng)計(jì)年鑒》（2020）。

1.3 研究方法

以縣（市、區(qū)）為基本研究單元，測(cè)算城鎮(zhèn)人口密度、城鎮(zhèn)土地利用多樣性，采用空間自相關(guān)方法分析兩者在湖南省的空間格局特征；通過構(gòu)建地理加權(quán)回歸模型（GWR）探索城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)人口密度的影響機(jī)制。

1.3.1 城鎮(zhèn)土地利用多樣性測(cè)度方法。

城鎮(zhèn)土地作為城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的載體，與城鎮(zhèn)功能、發(fā)展程度密切相關(guān)［23］。城鎮(zhèn)土地利用多樣性是城鎮(zhèn)功能豐富性的直觀表現(xiàn)，城鎮(zhèn)土地利用多樣化程度越高，城鎮(zhèn)能夠提供的功能也越豐富。研究基于湖南省第三次國土調(diào)查城鎮(zhèn)建設(shè)用地二級(jí)地類，以辛普森指數(shù)（Simpson index）測(cè)度城鎮(zhèn)土地利用多樣性。

式中：SIMi表示第i個(gè)城鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)土地利用多樣性指數(shù)；Sij表示第i個(gè)城鎮(zhèn)第j類土地利用類型；Si表示第i個(gè)城鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地總面積。SIM值越高，表示該城鎮(zhèn)的土地利用多樣性越高，即土地利用結(jié)構(gòu)越均衡，所能夠提供的居住、工作、交通、游憩等功能越豐富，反之亦然。

1.3.2 空間自相關(guān)分析方法。

空間自相關(guān)理論用于衡量變量在空間上的分布是否具有集聚性，是定量揭示地理變量空間關(guān)聯(lián)性問題的主要手段，包含全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)兩方面［24］。全局空間自相關(guān)用于對(duì)數(shù)據(jù)的總體模式和趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)而判斷某一現(xiàn)象在區(qū)域內(nèi)是否存在集聚現(xiàn)象［25］；局部空間自相關(guān)分析可以研究局部區(qū)域內(nèi)的空間自相關(guān)的局部空間變異及特定研究單元與鄰接單元間的空間聯(lián)系方式［26］。該研究使用GeoDa 1.6.7軟件基于距離帶方案下的空間權(quán)重矩陣，分析湖南省各縣（市、區(qū)）城鎮(zhèn)人口密度與城鎮(zhèn)土地利用多樣性的空間自相關(guān)性。

（1）全局空間自相關(guān)。常用Moran’s I指數(shù)衡量全局空間自相關(guān)性。

式中：xi和xj分別為要素在第i個(gè)、第j個(gè)縣（市、區(qū)）上的測(cè)度值，且i≠j；表示研究區(qū)域內(nèi)測(cè)度要素的平均值；Wij表示距離空間權(quán)重矩陣。

Moran’s I的值介于［-1，1］，值越接近1，表示空間正相關(guān)性越強(qiáng)，等于0表示不存在空間自相關(guān)，越接近-1，表示空間負(fù)相關(guān)性越強(qiáng)。

（2）局部空間自相關(guān)。

Moran’s I指數(shù)能夠?qū)^(qū)域內(nèi)空間屬性值進(jìn)行全局評(píng)估，但其弊端在于僅能夠判斷空間屬性值的集聚與否，無法判斷子區(qū)域與周邊子區(qū)域之間的關(guān)系，因此必須進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析［27］。

常用局域Moran’s I指數(shù)（local Moran’s I，LISA）分析研究區(qū)域內(nèi)子區(qū)域與周邊子區(qū)域之間的互相關(guān)聯(lián)程度。

式中：xi和xj分別為要素在第i個(gè)、第j個(gè)縣（市、區(qū)）上的測(cè)度值，且i≠j；表示研究區(qū)域內(nèi)測(cè)度要素的平均值；Wij表示距離空間權(quán)重矩陣。

在Moran散點(diǎn)圖中，不同象限表示不同的空間關(guān)系，其中，H表示變量高于要素平均水平，L表示變量低于要素平均水平。具體來看，第一象限（HH），高值子區(qū)域周邊為高值子區(qū)域；第二象限（LH），低值子區(qū)域周邊為高值子區(qū)域；第三象限（LL），低值子區(qū)域周邊為低值子區(qū)域；第四象限（HL），高值子區(qū)域周邊為低值子區(qū)域。HH和LL表示要素在子區(qū)域及其周邊子區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)高值或低值集中分布，LH和HL表示要素在子區(qū)域與周邊子區(qū)域上有一定差異。

1.3.3 地理加權(quán)回歸模型。

傳統(tǒng)的線性回歸模型（OLS）弊端在于只能對(duì)參數(shù)進(jìn)行“全局”或“平均”估計(jì)，地理加權(quán)回歸（GWR）作為傳統(tǒng)線性回歸模型的擴(kuò)展，優(yōu)勢(shì)在于將空間信息嵌入回歸參數(shù)中，進(jìn)而評(píng)估自變量與因變量在局部空間上的參數(shù)，探索回歸關(guān)系在地理空間上的非平穩(wěn)性［28-29］。故該研究選擇以城鎮(zhèn)人口密度為因變量，探索湖南省各城鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)人口密度與土地利用多樣性的關(guān)聯(lián)機(jī)制，模型自變量及其描述性統(tǒng)計(jì)表見表1［30-32］、表2。

該研究使用ArcGIS 10.2.2軟件中的GWR工具實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建，地理加權(quán)回歸模型結(jié)構(gòu)如下：

式中：（ui，vi）是第i個(gè)子區(qū)域地理中心坐標(biāo);βk（ui，vi）是在第i個(gè)子區(qū)域上的第k個(gè)回歸參數(shù);xik是在第i個(gè)子區(qū)域上的第k個(gè)自變量值;εi是第i個(gè)子區(qū)域的常數(shù)項(xiàng)。

2 結(jié)果與分析

通過構(gòu)建空間自相關(guān)模型與GWR模型開展湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)城鎮(zhèn)人口密度的影響研究。為清晰揭示影響程度的空間異質(zhì)性，根據(jù)《湖南省國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中區(qū)域布局［33］，將湖南省劃分為“長株潭地區(qū)”“湘南地區(qū)”“洞庭湖地區(qū)”“大湘西地區(qū)”4個(gè)片區(qū)。

2.1 湖南省城鎮(zhèn)人口密度空間格局特征

從全局自相關(guān)來看，Moran’s I指數(shù)為0.13，Z得分和P值分別為2.25、0.02。結(jié)果表明，在95%（P≤0.05）的置信水平下，城鎮(zhèn)人口密度Z得分大于1.96，通過顯著性檢驗(yàn)，同時(shí)Moran’s Igt;0，表明城鎮(zhèn)人口密度在湖南省存在明顯的空間正相關(guān)性。

從局部自相關(guān)來看（圖1），高-高集聚區(qū)（HH）主要分布在大湘西地區(qū)南部以及湘南地區(qū)西南部，包括武岡市、桂東縣、臨武縣等共計(jì)5個(gè)縣（市、區(qū)），這些縣（市、區(qū)）社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，導(dǎo)致城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積較小，故城鎮(zhèn)人口密度較高。例如，洞口縣、武岡市、城步苗族自治縣2019年末城鎮(zhèn)人口分別為23.79萬、20.45萬、6.74萬，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積分別為19.77、19.69、6.51 km2，城鎮(zhèn)人口密度分別為1.20、1.04、1.03萬人/km2，由于城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積較小，故而城鎮(zhèn)人口密度較高，其周邊區(qū)縣也同樣如此，因此形成高-高集聚區(qū)。

低-低集聚區(qū)（LL）分布在湘陰縣、望城區(qū)、岳麓區(qū)、天心區(qū)、麻陽苗族自治縣、鶴城區(qū)、辰溪縣7個(gè)縣（市、區(qū)），這些縣（市、區(qū)）位于長沙市主城區(qū)周邊或大湘西地區(qū)中部區(qū)域 。湘陰縣、望城區(qū)、岳麓區(qū)、天心區(qū)受虹吸效應(yīng)影響，人口流向長沙市主城區(qū)，故城鎮(zhèn)人口密度遠(yuǎn)低于長沙市主城區(qū)。例如，望城區(qū)、湘陰縣2019年末城鎮(zhèn)人口分別為34.72萬、17.26萬，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積分別為63.63、24.15 km2，城鎮(zhèn)人口密度分別為0.55萬、0.71萬人/km2，與其周邊的長沙縣、汨羅市、沅江市都受長沙市主城區(qū)虹吸效應(yīng)嚴(yán)重，遠(yuǎn)低于芙蓉區(qū)1.32萬人/km2的城鎮(zhèn)人口密度，也低于湖南省平均水平，因此形成低-低集聚區(qū)。

高-低集聚區(qū)（HL）主要分布在長株潭地區(qū)核心區(qū)域，包括開福區(qū)、芙蓉區(qū)、雨花區(qū)共計(jì)3個(gè)縣（市、區(qū)），作為湖南省首位度最高的長沙市，其中心城市區(qū)域大量吸引人口流入，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致長沙市中心城市人口密度高于周邊，形成高-低集聚區(qū)。例如，長沙市發(fā)展時(shí)間較長的開福區(qū)、芙蓉區(qū)、雨花區(qū)、天心區(qū)的城鎮(zhèn)人口密度分別達(dá)到了0.90、1.32、0.93、0.89萬人/km2，遠(yuǎn)高于周邊的望城區(qū)0.55萬人/km2、長沙縣0.46萬人/km2等縣（市、區(qū)），故形成高-低集聚區(qū)。

低-高集聚區(qū)（LH）主要分布在湘南地區(qū)西南部，包括北湖區(qū)、資興市共計(jì)2個(gè)縣（市、區(qū)），作為郴州市下轄的北湖區(qū)、資興市是郴州市的優(yōu)先發(fā)展區(qū)域，政策的傾斜致使城鎮(zhèn)快速擴(kuò)展，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積迅速增加，但同時(shí)城鎮(zhèn)人口增長緩慢，導(dǎo)致城鎮(zhèn)人口密度低于周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢、城鎮(zhèn)擴(kuò)張速度較低的縣城，形成低-高集聚區(qū)。例如，資興市、北湖區(qū)2019年末城鎮(zhèn)人口分別為19.63萬、30.13萬，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積分別為24.66、36.00 km2，城鎮(zhèn)人口密度分別為0.80萬、0.84萬人/km2，其周邊的永興縣、桂陽縣、汝城縣2019年末城鎮(zhèn)人口分別為25.27萬、28.70萬、15.09萬，與資興市、北湖區(qū)水平相當(dāng)，但城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積卻只有18.63、19.83、7.07 km2，遠(yuǎn)小于資興市、北湖區(qū)，因此城鎮(zhèn)人口密度遠(yuǎn)高于資興市、北湖區(qū)，形成低-高集聚區(qū)。

2.2 湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性空間格局特征

計(jì)算湖南省各縣（市、區(qū)）城鎮(zhèn)土地利用多樣性的Moran’s I指數(shù)，并進(jìn)行Z得分和P值的統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算，Moran’s I指數(shù)為0.21，Z得分和P值分別為3.52、0.00。結(jié)果表明，在99%（P≤0.01）的置信水平下，城鎮(zhèn)土地利用多樣性Z得分大于2.58，通過顯著性檢驗(yàn)，同時(shí)Moran’s Igt;0，表明城鎮(zhèn)土地利用多樣性在湖南省存在明顯的空間正相關(guān)性。

進(jìn)一步開展局部空間自相關(guān)分析探索湖南省城鎮(zhèn)人口密度空間集聚特征（圖2）。具體來看：

（1）高-高集聚區(qū)（HH）主要分布在長株潭區(qū)域內(nèi)的長株潭城市群，包括芙蓉區(qū)、雨湖區(qū)、石峰區(qū)等共計(jì)20個(gè)縣（市、區(qū)），長株潭城市群作為湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心增長極，相較于省內(nèi)其他區(qū)域，其城市功能較為完善，故城鎮(zhèn)土地利用多樣性高于其他縣（市、區(qū)）。例如，長沙市中心城區(qū)中，芙蓉區(qū)、天心區(qū)、岳麓區(qū)、開福區(qū)城鎮(zhèn)土地利用多樣性分別達(dá)到了0.81、0.76、0.77、0.76，株洲市中心城區(qū)中，荷塘區(qū)、蘆淞區(qū)、天元區(qū)城鎮(zhèn)土地利用多樣性分別發(fā)到了0.71、0.73、0.77，以上區(qū)域連同周邊區(qū)縣都高于湖南省平均水平，故而形成高-高集聚區(qū)。

（2）低-低集聚區(qū)（LL）主要分布在大湘西地區(qū)，包括洞口縣、武岡市、保靖縣等共計(jì)7個(gè)縣（市、區(qū)），這些縣（市、區(qū)）地處山區(qū)，屬湖南省欠發(fā)達(dá)地區(qū)，城鎮(zhèn)土地利用類型中城鎮(zhèn)住宅用地平均占城鎮(zhèn)建設(shè)用地總面積的58.85%，土地利用結(jié)構(gòu)極不均衡，故土地利用多樣性較低。例如，洞口縣、綏寧縣、隆回縣城鎮(zhèn)建設(shè)用地中，城鎮(zhèn)住宅用地面積占比分別為65.64%、68.13%、62.62%，居住功能尤為突出，導(dǎo)致城鎮(zhèn)土地利用多樣性分別低至0.55、0.51、0.58，遠(yuǎn)低于湖南省平均水平，其周邊相鄰區(qū)縣也同樣如是，因此形成低-低集聚區(qū)。

（3）高-低集聚區(qū)（HL）同樣主要分布在大湘西地區(qū)，包括北塔區(qū)、洪江市等共計(jì)5個(gè)縣（市、區(qū)），這些縣（市、區(qū)）與低-低集聚區(qū)同屬于大湘西地區(qū)，不同的是，這些縣（市、區(qū)）均具有一定規(guī)模的工業(yè)用地、科教文衛(wèi)用地等其他土地利用類型，土地利用結(jié)構(gòu)較均衡，土地利用多樣性較周邊縣（市、區(qū)）高，形成高-低集聚區(qū)。例如，大祥區(qū)和北塔區(qū)的城鎮(zhèn)住宅用地面積占比分別為50.99%、45.90%，且大祥區(qū)擁有15.93%的科教文衛(wèi)用地，北塔區(qū)擁有17.70%工業(yè)用地，因此大祥區(qū)、北塔區(qū)的城鎮(zhèn)土地利用多樣性達(dá)到了0.69、0.73，而與這2個(gè)區(qū)相鄰的邵陽縣卻因城鎮(zhèn)住宅用地占比高達(dá)62.09%，導(dǎo)致城鎮(zhèn)土地利用多樣性低至0.49，故形成高-低集聚區(qū)。

（4）低-高集聚區(qū)（LH）主要分布在湘南地區(qū)北部南岳風(fēng)景區(qū)周邊，包括衡山縣、衡東縣共計(jì)2個(gè)縣（市、區(qū)），衡山縣與衡東縣位于長株潭城市群與湖南省域副中心城市——衡陽市交界處，特殊的位置導(dǎo)致其城鎮(zhèn)發(fā)展程度低于周邊地區(qū)，形成低-高集聚區(qū)。例如，衡山縣、衡東縣城鎮(zhèn)住宅用地面積占比分別為57.45%、57.16%，工業(yè)用地占比分別為18.83%、15.34%，城鎮(zhèn)土地利用多樣性也達(dá)到了0.62、0.63。但因與衡山縣、衡東縣接壤的淥口區(qū)、湘潭縣城鎮(zhèn)土地利用多樣性達(dá)到了0.67、0.68，且北部長沙市、株洲市下轄區(qū)縣城鎮(zhèn)土地利用多樣性更高，因此形成低-高集聚區(qū)。

2.3 湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)人口密度的影響

2.3.1 影響強(qiáng)度分析。

該研究所構(gòu)建的GWR模型核類型為固定距離法，帶寬選擇AICc最佳臨近值［34-36］。首先對(duì)模型擬合度進(jìn)行檢驗(yàn)，Sigma值為0.30，表明模型自變量與因變量間擬合優(yōu)度較好。R2與調(diào)整后R2值分別為0.25、0.19，雖較小，但在GWR中自由度的有效值為帶寬函數(shù)，即AICc值越小越好。該研究AICc值為63.36，表明模型總體擬合狀況仍處于較優(yōu)情況。最后對(duì)GWR模型結(jié)果根據(jù)頻數(shù)頻率分布規(guī)律并結(jié)合自然間斷點(diǎn)法進(jìn)行可視化表達(dá)（圖3）。由GWR模型結(jié)果可以得出：

（1）城鎮(zhèn)功能豐富性方面，城鎮(zhèn)土地利用多樣性指數(shù)（xDYXZS）與城鎮(zhèn)人口密度呈現(xiàn)較強(qiáng)地負(fù)相關(guān)關(guān)系，是最主要的負(fù)相關(guān)因子；從空間異質(zhì)性角度來看，城鎮(zhèn)土地利用多樣性指數(shù)（xDYXZS）回歸系數(shù)介于-2.32～-0.62，且由西北至東南回歸系數(shù)逐漸增大。

（2）城鎮(zhèn)居民生活水平方面，城鎮(zhèn)居民可支配收入（xRJKZP）與城鎮(zhèn)人口密度的相關(guān)性呈現(xiàn)出由西北至東南逐漸降低的格局態(tài)勢(shì)，并在長沙市中心城區(qū)一帶出現(xiàn)正相關(guān)與負(fù)相關(guān)的分界。具體來看，在湖南省所有122個(gè)縣（市、區(qū)）中，有66個(gè)縣（市、區(qū)）城鎮(zhèn)居民可支配收入（xRJKZP）與城鎮(zhèn)人口密度呈現(xiàn)正相關(guān)趨勢(shì)，占比54.10%；有56個(gè)縣（市、區(qū)）呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，占比45.90%。

（3）城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，二、三產(chǎn)業(yè)增加值（xESZJZ）與城鎮(zhèn)人口密度呈現(xiàn)較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，從空間異質(zhì)性角度來看，回歸系數(shù)介于-0.001 9～-0.000 8，且由北至南回歸系數(shù)逐漸減小。

2.3.2 影響機(jī)制分析。

基于GWR模型結(jié)果，并進(jìn)一步分析影響因素的作用機(jī)制，構(gòu)建了狀態(tài)-壓力-響應(yīng)作用機(jī)制框架（圖4），為湖南省土地利用優(yōu)化管控政策和新型城鎮(zhèn)化政策提供支撐。自然環(huán)境要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素對(duì)湖南省城鎮(zhèn)土地利用結(jié)構(gòu)產(chǎn)生著至關(guān)重要的影響，進(jìn)而影響城鎮(zhèn)土地利用多樣性與人口密度之間的關(guān)系。

（1）自然環(huán)境要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素屬于壓力層。受自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的限制，湖南省城鎮(zhèn)發(fā)展初期社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展阻力較大，城鎮(zhèn)用地結(jié)構(gòu)向城鎮(zhèn)住宅用地嚴(yán)重傾斜，全省平均城鎮(zhèn)住宅用地占城鎮(zhèn)建設(shè)用地比高達(dá)51.15%，遠(yuǎn)超《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)》中居住用地占比不能高于40%的上限［37］。因此湖南省城鎮(zhèn)功能更多以居住為主，而居住用地又是所有土地利用類型中承載最多人口的地類，此消彼長，最終在湖南省形成城鎮(zhèn)土地利用多樣性與城鎮(zhèn)人口密度成最大負(fù)相關(guān)的格局。

（2）城鎮(zhèn)建設(shè)用地方式屬于狀態(tài)層?？v觀湖南省122個(gè)區(qū)縣城鎮(zhèn)建設(shè)用地土地利用類型，居住用地始終是占建設(shè)用地比重最大的地類，工業(yè)用地次之，因此對(duì)湖南省下轄區(qū)縣而言，一般工業(yè)發(fā)展越好的區(qū)縣城鎮(zhèn)土地利用多樣性也越高。而工業(yè)發(fā)展能夠提供更多的就業(yè)崗位，對(duì)流動(dòng)人口的吸引力也更強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致人口密度增大，城鎮(zhèn)土地利用多樣性與城鎮(zhèn)人口密度的負(fù)相關(guān)性也越低。長株潭地區(qū)作為湖南省重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，是企業(yè)投資建設(shè)的沃土，省內(nèi)龍頭企業(yè)基本匯聚于此，因此工業(yè)發(fā)展勢(shì)頭最為迅猛；湘南地區(qū)作為承接“珠三角”產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的窗口，其工業(yè)也得到了快速發(fā)展的機(jī)會(huì)，故長株潭地區(qū)與湘南地區(qū)城鎮(zhèn)功能強(qiáng)于大湘西地區(qū)，最終形成高值區(qū)位于長株潭地區(qū)與湘南地區(qū)，低值區(qū)位于大湘西地區(qū)的格局。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)條件好的地區(qū)一方面會(huì)導(dǎo)致城鎮(zhèn)對(duì)商服用地的需求增大，另一方面政府財(cái)政收入也較充盈，在市政基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施上的投入也更加游刃有余，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)地類面積和占比增大，城鎮(zhèn)土地利用多樣性增加。而更多完善的市政基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施也意味著城鎮(zhèn)更宜居，這必然會(huì)吸引人口流入，導(dǎo)致城鎮(zhèn)人口密度增加，城鎮(zhèn)土地利用多樣性與城鎮(zhèn)人口密度的負(fù)相關(guān)性降低。

（3）人口吸引力屬于響應(yīng)層。長株潭地區(qū)作為湖南省的先發(fā)地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況好于其他地區(qū)；洞庭湖位于長江中游城市群腹地又毗鄰長株潭地區(qū)，受先發(fā)地區(qū)輻射帶動(dòng)最大，因此近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛；湘南地區(qū)因是承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的窗口，產(chǎn)業(yè)遷移為該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了活力，因此經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)一片利好；大湘西地區(qū)受地理?xiàng)l件和交通區(qū)位所迫，經(jīng)濟(jì)始終處于湖南省下游。因此形成湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性與城鎮(zhèn)人口密度相關(guān)性呈“西北低、東南高”的格局。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

以湖南省為研究對(duì)象，從縣級(jí)尺度定量刻畫城鎮(zhèn)人口密度和土地利用多樣性格局，并運(yùn)用地理加權(quán)回歸模型揭示城鎮(zhèn)土地利用多樣性對(duì)人口密度的影響強(qiáng)度和影響機(jī)制，結(jié)果表明：

（1）湖南省城鎮(zhèn)人口密度與城鎮(zhèn)建設(shè)用地土地利用多樣性均存在明顯的空間正相關(guān)性，但聚集趨勢(shì)相反。前者的高-高集聚區(qū)（HH）主要分布在大湘西地區(qū)南部以及湘南地區(qū)西北部，后者的高-高集聚區(qū)主要分布在長株潭城市群內(nèi)的長株潭城市群。

（2）對(duì)湖南省而言，土地利用多樣性與城鎮(zhèn)人口密度呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)且呈現(xiàn)“西北高、東南低”的格局；湖南省二、三產(chǎn)業(yè)增加值與城鎮(zhèn)人口密度呈現(xiàn)弱負(fù)相關(guān)且呈現(xiàn)“南高北低”的格局。

（3）湖南省城鎮(zhèn)居民可支配收入與城鎮(zhèn)人口密度的相關(guān)性呈現(xiàn)出“西北高、東南低”的格局，并在長沙市中心城區(qū)一帶出現(xiàn)正相關(guān)與負(fù)相關(guān)的分界。

（4）單一化的城鎮(zhèn)建設(shè)用地利用方式既不利于湖南省城鎮(zhèn)土地利用多樣性的提升，也不利于湖南省城鎮(zhèn)人口密度的提升，工業(yè)布局可以引導(dǎo)湖南省城鎮(zhèn)人口密度的提升，注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高城鎮(zhèn)公共服務(wù)能力是提高城鎮(zhèn)土地利用多樣性進(jìn)而提高城鎮(zhèn)人口密度的有效方法。

3.2 討論 目前，湖南省內(nèi)城鎮(zhèn)土地利用多樣性與城鎮(zhèn)人口密度負(fù)相關(guān)且呈現(xiàn)“西北低、東南高”的態(tài)勢(shì)，其根本原因在于前期發(fā)展阻力大、發(fā)展空間小，但工業(yè)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的騰飛對(duì)降低該負(fù)相關(guān)程度具有積極意義。歷史遺留問題不易解決，這意味著，湖南省城鎮(zhèn)發(fā)展仍然是專職化職能路徑，即城鎮(zhèn)以少數(shù)幾類用地、少數(shù)幾類產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)為主導(dǎo)，在今后湖南省城鎮(zhèn)發(fā)展過程中，也必定會(huì)存在路徑依賴?；谝陨峡紤]，有必要因地制宜地建立健全有深度、有廣度的城鎮(zhèn)職能體系，發(fā)揮各個(gè)城市的特色，注重優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，這對(duì)有序引導(dǎo)人口流動(dòng)具有重要意義。具體路徑如下：①突出城市優(yōu)勢(shì)職能，從省際、省內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，依據(jù)各城市基礎(chǔ)條件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，協(xié)調(diào)各城市主導(dǎo)職能，既要突出城市優(yōu)勢(shì)，又要避免職能高度重疊；②強(qiáng)調(diào)城市職能互補(bǔ)，在突出各城市主導(dǎo)職能基礎(chǔ)上，一方面要突出湖南省重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域——長株潭城市群的區(qū)域核心職能，另一方面要避免中小城市發(fā)展“小而全”的情況，強(qiáng)調(diào)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成區(qū)域發(fā)展綜合體［38-39］。同時(shí)，該研究利用城鎮(zhèn)人口密度與城鎮(zhèn)土地利用多樣性來定量刻畫湖南省城鎮(zhèn)內(nèi)部的人地關(guān)系，值得注意的是，該研究采用的土地利用多樣性為均勻度，而非優(yōu)勢(shì)度，這是由于均勻度能更清晰地體現(xiàn)城鎮(zhèn)功能的豐富程度?；诖?，在構(gòu)建模型（2）、（3）的基礎(chǔ)上，借助空間自相關(guān)模型分別評(píng)估兩者在空間上的總體模式與趨勢(shì)，在構(gòu)建模型（4）的基礎(chǔ)上，利用GWR模型定量探索城鎮(zhèn)功能、城鎮(zhèn)居民生活水平、城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與城鎮(zhèn)人口密度的關(guān)系。遺憾的是，受制于數(shù)據(jù)的可獲得性，GWR模型中所采用的模型變量較為宏觀，針對(duì)性有待提升，今后將充分利用POI等大數(shù)據(jù)以及高分遙感影像監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提升研究的針對(duì)性；另外，城鎮(zhèn)人口密度與土地利用多樣性互為影響，該研究針對(duì)土地利用多樣性對(duì)城鎮(zhèn)人口密度的影響，今后還要進(jìn)一步分析兩者之間的交互作用。

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基金項(xiàng)目 湖南創(chuàng)新型省份建設(shè)專項(xiàng)（2019SK2101）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2020YFD1100200）。

作者簡(jiǎn)介 張林（1984—），女，山西呂梁人，工程師，碩士，從事自然資源調(diào)查評(píng)價(jià)研究。*通信作者，助理工程師，從事國土空間規(guī)劃方面的研究。

收稿日期 2023-08-21